Cine-MRI測量健康成年人腎臟運動幅度

范文駿

龍淼淼 LONG Miaomiao

沈 文 SHEN Wen

倪紅艷 NI Hongyan

黃黎香 HUANG Lixiang

天津醫(yī)科大學一中心臨床學院放射科天津 300192

近年來，擴散加權成像、擴散張量成像、血氧依賴水平磁共振成像等功能磁共振成像（fMRI）技術在腎臟中的應用受到越來越多的關注。為了更好地顯示腎臟結(jié)構，同時減少掃描時間，腎臟fMRI研究多選用平行于雙腎長軸的斜冠狀面作為掃描層面。呼吸運動是腎臟fMRI檢查需要克服的最大問題。部分研究者[1,2]認為斜冠狀面上右腎運動幅度較左腎小，其所致的呼吸運動偽影也較小，因而采用右腎數(shù)據(jù)作為參考，但缺乏相應的理論依據(jù)。本研究利用電影磁共振成像（Cine-MRI）檢查技術，結(jié)合實時呼吸監(jiān)控技術，測量健康成年人平靜規(guī)律呼吸狀態(tài)下斜冠狀面上雙腎運動幅度，分析雙側(cè)腎臟及不同性別間腎臟運動幅度的差異，旨在為腎臟fMRI研究中參考數(shù)據(jù)的選擇提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對象 2012-03～10從天津醫(yī)科大學中心臨床學院醫(yī)院工作人員及其家屬中共招募57名志愿者，年齡24～63歲，平均（34.1±11.5）歲；其中男28名，年齡24～59歲，平均（34.0±10.9）歲；女29名，年齡22～63歲，平均（34.1±12.3）歲。男女志愿者年齡差異無統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。納入標準：①無MRI檢查禁忌證；②能夠平靜、節(jié)律呼吸，無嚴重呼吸系統(tǒng)疾??；③無腎功能不全及其他嚴重器質(zhì)性疾病史。所有志愿者檢查前均簽署知情同意書。

1.2 儀器與設備 采用 Siemens Magnetom Trio Tim 3.0T超導MRI儀，32通道體部相控矩陣線圈，最大梯度場強 40 mT/m，最大梯度轉(zhuǎn)換率 200 mT/（m ·s）。

1.3 檢查前準備 受檢者取仰臥位，雙手置于身體兩側(cè)。囑受檢者放松，進行簡單呼吸訓練，告知受檢者檢查過程中盡量保持平靜、均勻呼吸，避免深呼吸。

1.4 數(shù)據(jù)采集與測量

1.4.1 數(shù)據(jù)采集 在受試者上腹部體中線呼吸幅度較大的部位放置呼吸觸發(fā)帶，通過實時呼吸監(jiān)控技術所獲取的呼吸曲線觀察受試者呼吸是否平穩(wěn)，待呼吸平穩(wěn)后開始掃描。首先采集冠狀位、矢狀位、軸位3方位定位圖，再依據(jù)矢狀位定位圖沿雙腎長軸選取中心層面，對所有受試者行雙腎斜冠狀位Cine-MRI掃描。掃描參數(shù)：TR 191.51 ms，TE 1.05 ms；矩陣 320×320；層數(shù)1，層厚6.0 mm；激勵次數(shù)1次；帶寬1002 Hz；編碼方向從頭到尾；掃描范圍360 mm×75 mm。采集時間11 s，每次掃描共采集連續(xù)50幀圖像，包括至少一次完整呼吸運動。

1.4.2 測量方法 在Siemens Syngo工作站上處理圖像，選取一次完整呼吸運動，分別勾勒出吸氣末、呼氣末雙腎輪廓，通過雙腎下極最低點畫對應側(cè)腎臟長軸的垂線，測量兩垂線間的垂直距離（圖1）。以上測量由2名具有3年以上工作經(jīng)驗的影像專業(yè)醫(yī)師各自獨立完成，取二者測量結(jié)果的平均值作為測量結(jié)果。

圖1 腎臟運動軌跡觀測及運動幅度測量。A.左腎矢狀面運動軌跡，左腎運動軌跡為其長軸所在的斜冠狀面，方框為C-ine-MRI掃描所選層面；B.雙腎斜冠狀面圖像，其中a為左腎下極運動幅度，b為右腎下極運動幅度

1.5 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 17.0軟件，采用配對樣本t檢驗比較雙腎運動幅度的差異，采用獨立樣本t檢驗比較不同性別間腎臟運動幅度的差異，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 平靜規(guī)律呼吸狀態(tài)下雙腎運動幅度 Cine-MRI測量結(jié)果顯示，健康成人右腎運動幅度為（9.5±2.1）mm，左腎運動幅度為（8.1±2.0）mm，右腎運動幅度大于左腎，差異有統(tǒng)計學意義（t=9.30,P＜0.05），但其中有2名受試者右腎運動幅度小于左腎。雙腎運動幅度個體間差異明顯，變化范圍分別為右腎5.6～16.5 mm，左腎 4.5～13.9 mm（圖2）。

2.2 不同性別間雙腎運動幅度的差異 男性左、右側(cè)腎臟運動幅度均大于女性，差異均有統(tǒng)計學意義（t=2.82、4.41,P＜0.05），見表1。

圖2 Cine-MRI測得的健康成人雙腎斜冠狀面呼吸運動幅度

表1 不同性別間雙腎運動幅度的差異（mm）

3 討論

近年來，隨著磁共振硬件技術的發(fā)展以及并行采集、平面回波序列等軟件技術的應用，擴散加權成像[3-5]、擴散張量成像[1,2,6]等fMRI技術以其能在分子水平評價組織微結(jié)構及功能改變的優(yōu)勢，在腹部器官尤其是腎臟中的應用受到越來越多的關注。與中樞神經(jīng)系統(tǒng)不同，腹部器官的磁共振檢查往往會受到呼吸運動、大血管搏動及腸管蠕動等不自主運動偽影及腸氣所致磁敏感偽影的影響，其中呼吸運動所導致的器官位置不確定性不僅會影響圖像質(zhì)量，導致圖像信噪比下降，而且會影響數(shù)據(jù)測量的準確性及可重復性。

腎臟作為腹腔成對器官，雙側(cè)腎臟的鄰近解剖結(jié)構不同，運動幅度存在差異，對fMRI圖像質(zhì)量及測量結(jié)果的影響也會不同。為了更好地保證研究結(jié)果的穩(wěn)定性和可重復性，有必要對雙腎運動幅度進行對比分析，選擇運動幅度較小的一側(cè)腎臟數(shù)值作為參考指標。

目前，多數(shù)腎臟fMRI研究均選用平行于腎臟長軸的斜冠狀面進行圖像采集[1-6]，一方面能夠更好地顯示腎臟的解剖結(jié)構，另一方面能夠減少采集層數(shù)，縮短采集時間，但該層面選擇方法的合理性尚未明確，目前尚無雙腎運動軌跡的相關研究報道。本研究首先對雙側(cè)腎臟行冠狀位及矢狀位Cine-MRI檢查，觀察到雙腎運動軌跡為雙腎長軸所在的斜冠狀面，證實了該層面選擇的合理性。現(xiàn)有的腎臟運動幅度研究均著眼于通過測量腎臟在呼吸周期內(nèi)的運動幅度，指導放療術野及放療劑量的選擇，其測量方向多為頭尾方向[7-11]，即腎臟在體表Z軸方向投影的運動幅度，并非腎臟自身的運動軌跡，對腎臟fMRI掃描層面選擇無參考價值。

本研究測量結(jié)果顯示，平靜規(guī)律呼吸狀態(tài)下斜冠狀面上右腎運動幅度大于左腎，其原因可能是右腎上極緊鄰體積和硬度均較大的肝臟，且兩者之間幾乎不存在脂肪間隙，右側(cè)胸腔因呼吸運動所致的容積改變可以通過肝臟直接傳遞到右腎。左腎上極與脾臟相近，兩者間接觸面積小，且兩者之間存在或多或少的脂肪間隙，此脂肪間隙緩沖了左側(cè)膈肌運動的向下傳遞，因而左腎運動幅度相對較小。另外，本研究中有2例受試者右腎運動幅度小于左腎，通過觀察其圖像特點，分析原因可能是：一方面，此2例受試者左腎位置相對偏高，左腎上極與脾臟之間觀察不到脂肪間隙；另一方面，左腎受心臟搏動影響相對較大。同時，不同個體因體型、腹腔內(nèi)脂肪、腎臟大小和形態(tài)、心臟大小和節(jié)律、肝臟和脾臟大小等不同，其腎臟的呼吸運動幅度也各不相同，本研究也證實了不同個體間腎臟的呼運動幅度存在明顯差異。

一般情況下，男性以腹式呼吸為主，女性以胸式呼吸為主。腹式呼吸主要依靠膈肌的舒縮引起胸廓上下徑的改變，從而使腹腔內(nèi)器官發(fā)生位移；而胸式呼吸主要依靠肋間外肌的舒縮引起胸廓左右徑及前后徑的改變，對腹腔內(nèi)器官位移影響相對較小。因此，男性雙腎呼吸運動幅度往往較女性大，這與本研究結(jié)果一致，提示進行腹部fMRI檢查，當受檢者為男性時，更應該注意呼吸運動對測量結(jié)果的影響。

目前已有的腎臟運動幅度測量方法有超聲[7]、重復CT掃描[11]、四維CT掃描等[8-10]，但各有不足之處。超聲測量結(jié)果具有操作者依賴性，探頭放置的位置及所選切面不同會嚴重影響測量結(jié)果，且易受腹部氣體干擾，可重復性差。重復CT掃描通過計算測得患者吸氣末屏氣與呼氣末屏氣狀態(tài)下器官的位移，雖然簡單易行，但其測量結(jié)果并不能代表自由呼吸狀態(tài)下的器官運動。四維CT雖然能檢測平靜呼吸狀態(tài)下腎臟的呼吸移動度，但掃描過程復雜，耗時長，患者輻射吸收劑量大，不利于多次重復掃描。以上測量方法均是研究腎臟在體表Z軸方向上投影的運動幅度，主要用于指導放療術野及放療劑量的選擇，不能真實地反映雙腎的運動特點。本研究采用Cine-MRI技術測量雙腎平靜呼吸狀態(tài)下的運動幅度，動態(tài)觀察雙腎呼吸運動過程，具有無創(chuàng)傷性、無輻射、空間及時間分辨力高、掃描時間短、可多次重復掃描等優(yōu)點，并且掃描層面為平行于腎臟長軸的斜冠狀面，與腎臟fMRI掃描層面一致，對雙腎定量研究中參考層面的選擇具有重要的指導意義。

綜上所述，雙腎運動軌跡為雙腎長軸所在的斜冠狀面，右腎運動幅度大于左腎，男性腎臟運動幅度大于女性。在進行腎臟fMRI研究時，宜選取左腎數(shù)據(jù)作為參照標準，尤其是當受檢者為男性時。

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